EtherCAT主站EOE（上）EOE网络是啥？

版权声明：本文为本文为博主原创文章，未经本人同意，禁止转载。如有问题，欢迎指正。博客地址：https://www.cnblogs.com/wsg1100/ 目录一、EoEethercat工作图示二、EoE服务规范EtherCAT主站如何提供EoE服务？三、EoE网络EOE网络 这篇文章的标题虽然是关于EtherCAT EOE，但其实主要内容是关于整个EOE网络结构，属于计算机网络原理。而EtherCAT EoE只是简单介绍，并不是文章的重点。需要注意的是，我们的描述主要基于Linux操作系统，但在Windows或其他RTOS上的原理也是类似的，大家可以自行类比迁移。 为了避免混淆，文中将会使用"EtherNet"或"以太网"来指代TCP/IP网络，以区分EtherCAT网络和普通的以太网。 一、EoE EtherCAT是一种实时以太网总线协议，是以以太网为基础的现场总线系统，EtherCAT已成为工业自动化领域中最受欢迎的总线协议之一，被广泛应用于机器人、自动化生产线、运动控制等场景。 EtherCAT使用标准的IEEE802.3以太网帧，单从以太网角度看，ETherCAT是二层网络，常说的MAC层，以太网帧头使用以太网类型0x88A4来和其他以太网帧相区别。 一个完整EtherCAT帧如下所示。 EtherCAT采用主从结构进行访问控制，通信关系始终由主站发起。主站使用标准的以太网接口，从站使用专门的ETherCAT从站控制器ESC(Ethercat Slave Controller)芯片来处理子报文。 整个EtherCAT网络形成一个环状，主站向各个从站发送EtherCAT以太网帧，该帧的数据区包含了多个ETherCAT子报文。这些子报文包含地址信息，用于定位每个从站，主站通过这些子报文与每个从站进行交互。每个从站ESC可以从数据帧中提取或插入数据。 ethercat工作图示 工业通信必须满足不同要求的数据传输特性，这些数据大致可分为两类，一类是对通信时间要求严格的过程数据（实时数据），另一类是对时间要求相对不重要的非过程数据（非实时数据），如参数数据、诊断数据、批量数据等，EtherCAT支持多种服务和协议来满足这些不同的要求。支撑这两类数据的底层硬件主要是ESC的邮箱（SM）和FMMU。 因为ETherCAT修改了原来的二层以太网网络，为了实现从站接入普通以太网，有了EoE。EOE是EtherNet Over EtherCAT（EtherCAT上的以太网）的缩写，它是一种将标准以太网帧通过EtherCAT传输的解决方案。使用EOE技术，可以将EtherCAT从站接入互联网，并使其能够与其他设备通过互联网进行交互，具体能用通过从站EtherNet来做什么，就看各位的想象力了(如通过EoE访问从站设备的参数，以便配置和诊断从站设备；tftp、web 服务等)。 图片来源:https://techdocs.wago.com/Software/EtherCAT/en-US/1486077323.html 这里说到邮箱，简答介绍一下邮箱报文的结构，详细的请查阅ETG相关文档 EOE使用邮箱协议传输，ETherCAT中不仅有EOE，还有CoE(CANopen Over EtherCAT)、FoE(File Over EtherCAT)、SoE(SERCOR Over EtherCAT)、VoE等非实时数据通信，其底层都是是通过EtherCAT邮箱交互数据。主站通过一个个ETherCAT子报文读写邮箱，不同的协议数据类型通过邮箱(mailbox)协议来区别，邮箱协议数据在子报文数据区中，结构如下。 邮箱协议数据包含邮箱头和邮箱数据，邮箱头主要表示邮箱数据区的数据类型，结构如下： 在邮箱数据区中，进一步包含有COE、EOE、FOE等协议规范的数据。以EOE为例，通常情况下，EtherNet帧的大小为1514/1518字节（不包括前导码和FCS校验）。但从站的邮箱大小有限，每次传输只能传输几百字节的数据。因此，在通过邮箱协议传输EtherNet帧之前，需要将其分成多个段传输，这就需要一定的协议和规范。此外，从站EtherNet网络还设计MAC、IP、网关地址等参数配置，也需要通过邮箱进行配置，统一需要一定的协议和规范。因此，ETG定义了EoE服务规范来应对这些需求，它被放置在邮箱数据区中。整个ETherCAT数据帧就和TCP/IP网络帧一样分层，像套娃一样，一层协议套一层协议。其他的COE、FOE、VOE等服务规范也类似。